A poláros fény.

 

 

A fény, amikor hullámtermészetével jelentkezik, elektromágneses hullám. Ez a hullám transzverzális, az elektromos és a mágneses térerősség merőleges a hullám terjedési irányára. A fényrezgés kitérését (vektorát) rendszerint az elektromos térerősség­gel azonosítjuk.

A természetes fényben a terjedés irányára merőleges síkban minden irányú rezgés megtalálható, mindegyik azonos amplitúdóval és az egyes irányok teljesen vélet­lenszerű, szabálytalan eloszlásban.

Ha az egyes irányok között vannak amplitúdó eltérések, de az eloszlás véletlenszerűsége nem teljes, hanem némi szabályosság mutatkozik, akkor a fény részlegesen poláros.

Az olyan fényt, amelynek rezgései egyetlen irányba esnek, lineárisan poláros, vagy síkban poláros fénynek nevezzük.

Amikor az elektromos (és a mágneses) térerősség vektorának végpontja kört ír le, akkor a fény körösen (cirkulárisan) poláros.

Ha pedig ellipszis mentén jár a fényvektor végpontja, akkor a fény elliptikusan poláros.

 

Kettőstörés.

Az olyan közegeket, amelyekben a fény minden irányban egyenlő sebességgel terjed, izotróp anyagoknak nevezzük. Ilyenek az amorf anyagok (pl. feszültségmentes üveg) és a szabályos rendszerbe tartozó kristályok. Izotróp anyagokban az elektromos torerősség és a dielektromos eltolás vektora egyirányú.

Azok az anyagok, amelyekben a terjedési sebesség függ az iránytól, anizoirópok, vagy kettősen török. Mivel a terjedési sebesség és az anyag dielektromos együtt­hatója között szoros az összefüggés, az anizotróp anya­gok dielektromos együtthatója irányfüggő. Az elektro­mos térerősség és a dielektromos eltolás vektora nem esik egybe. A terjedés irányára a dielektromos eltolás vektora merőleges.

V-41 ábra. Cirkulárisan poláros fény előállítása

 

Kettősen törő kristályra eső fény általában két, egy­másra merőlegesen rezgő lineárisan poláros rezgésre oszlik. Ez a két rezgés a kristályban különböző sebes­séggel terjed.

A négyzetes és a hatszöges rendszerbe tartozó kristá­lyok optikailag egytengelyűek, a rombos, az egyhajlású és a háromhajlású rendszerbe tartozók optikailag két­tengelyűek. Az egytengelyű kristályokban van egy olyan irány, amellyel párhuzamosan haladó fény nem bomlik ketté, a kéttengelyűekben két ilyen irány létezik

 

Poláros fény előállítása.

Dielektrikumról visszaverődő természetes fény a merőleges beesést kivéve mindig leg­alább is részlegesen poláros. Teljesen síkban poláros a visszavert fény, ha az εp beesési szögre fennáll Brewster­ törvénye

tg εp = n

ahol n a dielektrikum törésmutatója. Az εp, szög neve: a polározás szöge. Egy n = 1,5 törésmutatójú üveg esetében pl. a polározás szöge: εp  = 56°19'. A vissza­verődéssel előállított, síkban poláros fény elektromos térerősségének rezgése merőleges a beesési síkra.

 

A kettőstörést úgy lehet felhasználni síkban poláros fény előállítására, hogy a beeső természetes fényből keletkező két síkban poláros fénysugár közül az egyiket teljes visszaverődés segítségével, vagy irányeltérésük felhasználásával eltávolítjuk. Az ilyen polarizátorok közül a legismertebb a Nicol-féle prizma.

Vannak olyan kettősen törő anyagok, amelyekben a keletkező két polarizált rezgés közül az egyik nagyobb mértékben elnyelődik, mint a másik. Ez a jelenség a dikroizmus. Kellő vastagságú dikroitikus anyagra eső fényből a másik oldalon csak egy síkban poláros rezgés marad meg. Ilyen kristály a turmalin és dikroitikus hártyából készült polaroid-szűrű.

Egy megfelelő vastagságú, kettősen törő lemez segitségével síkban poláros fényt cirkulárisan polárossá le­het átalakítani. Ejtsünk síkban poláros fényt egy kettő­sen törő lemezre úgy, hogy a lemezben keletkező két rezgés iránya 45o-ot zárjon be a beeső rezgés irányával. Így a két egymásra merőleges rezgés amplitúdója egyen­lő lesz. Különböző terjedési sebességük miatt a két rezgés között fáziskülönbség keletkezik. A fáziskülönbség lemez vastagságával együtt növekszik. A lemezt λ/4-esnek mondjuk, ha vastagsága olyan, hogy a lemezen áthaladó két egymásra merőleges rezgés között a fáziskülönbség 90o. A λ/4-es lemezből kilépő két egymásra merőleges rezgés cirkulárisan poláros rezgéssé tevődik össze. Ha két egymásra merőleges rezgés amplitúdója nem egyenlő, vagy fáziskülönbségük nem 90°, akkor összetételük­ből elliptikusan poláros fény keletkezik. Speciális eset­ben, ha a fáziskülönbség 180o, vagy ennek többszöröse, akkor az eredő síkban poláros fény.

Két egyenlő amplitúdójú, ellentétes irányba forgó cirkulárisan poláros fény eredője síkban poláros, amelynek rezgési iránya a két cirkuláris rezgés fáziskülönbsé­gétől függ.

 

Poláros fény meghatározása.

A síkban poláros fény ismerésére egy polarizáló eszközt, pl. polaroidot nálunk. Ha a vizsgálandó fénysugár körül forgatjuk polaroidot, amit most analizátornak nevezünk, akkor egy bizonyos helyzetben kioltja a beeső fényt, 90o-kal elfordítva pedig teljesen átengedi. Ha maximális áteresztésnél az átmenő fény intenzitása Io, akkor az analizátor φ szögű elfordításakor Io cos2

Ha az analizátor körbeforgatásával nem változik fény intenzitása, akkor a beeső fény vagy termeszes fény, vagy körösen poláros. Egy λ/4-es lemezt téve analizátor elé és az analizátort forgatva, el tudjuk dönteni, hogy a fény körösen poláros-e. Mégpedig, ha analizátor egyetlen helyzetében teljes kioltást kapunk, akkor cirkulárisan poláros a fény.

A tisztán elliptikusan poláros fénynek a természetes és elliptikusan polározott keverékétől való megkülönböztetésére az analizátoron kívül egy kompenzátorra, változtatható fáziskülönbséget előállító eszközre van szükség.

Helyezzünk a síkban poláros fehér fény útjába különböző vastagságú, kettősen törő lemezeket, majd utánuk 90o-kal elfordított analizátort. A különböző színű fénysugarak a különböző vastagságokon különböző fáziseltolódásokat szenvednek és így az analizátor rezgései irányában egyes színek kitolódnak, mások teljesen átmennek. A különböző vastagságok különböző színűek.

 

FINOMMECHANIKAI KÉZIKÖNYV

vissza